Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Кондиционирование воздуха для хранения льда - это процесс использования льда для хранения тепловой энергии . Это практично из-за большой теплоты плавления воды : одна метрическая тонна воды (один кубический метр) может хранить 334 мегаджоулей (МДж) (317000 БТЕ ) энергии, что эквивалентно 93 кВтч (26,4 тонны-часа).

Первоначально лед добывали в горах или вырезали из замерзших озер и перевозили в города для использования в качестве охлаждающей жидкости. Первоначальное определение « тонны охлаждающей способности » (теплового потока) было теплом, необходимым для плавления одной тонны льда за 24-часовой период. Этот поток тепла , что можно было бы ожидать в 3000 квадратных футов (280 м 2 ) дом в Бостоне летом. С тех пор это определение было заменено менее архаичными единицами измерения: одна тонна HVAC равна 12 000 БТЕ в час. Небольшое хранилище может вместить достаточно льда, чтобы охладить большое здание от одного дня до одной недели, независимо от того, производится ли этот лед чиллерами безводного аммиака или его доставляют на конных телегах.

Замораживание грунтатакже можно использовать; это может быть сделано в форме льда, если земля насыщена. Системы также будут работать с чистым камнем. Везде, где образуется лед, теплота плавления льда не используется, поскольку лед остается твердым на протяжении всего процесса. Метод, основанный на промерзании грунта, широко используется при разработке горных работ и проходке туннелей для укрепления неустойчивого грунта во время земляных работ. Земля замораживается с помощью просверленных отверстий с концентрическими трубами, по которым рассол из охладителя выходит на поверхность. Холод извлекается аналогичным образом с использованием рассола и используется так же, как и для обычного хранения льда, обычно с теплообменником «рассол-жидкость», чтобы довести рабочие температуры до приемлемого уровня при более высоких объемах. Замерзший грунт может оставаться холодным в течение нескольких месяцев или дольше, что позволяет хранить его в холоде в течение длительного времени при незначительной стоимости конструкции. [1][2]

Замена существующих систем кондиционирования воздуха накопителями льда предлагает рентабельный метод накопления энергии, позволяющий накапливать излишки энергии ветра и других подобных периодических источников энергии для использования в охлаждении в более позднее время, возможно, через несколько месяцев.

Раннее хранение, отгрузка и производство льда [ править ]

С раннего исторического периода до появления механического охлаждения лед широко перевозили и хранили в ледниках круглый год . Если не было легкодоступного источника льда, то поблизости часто строили неглубокие затененные бассейны, и лед снимали с них в период заморозков.

Кондиционер [ править ]

Наиболее широко используемая форма этой технологии может быть найдена в системах кондиционирования воздуха на территории кампуса или в системах с охлажденной водой больших зданий. Системы кондиционирования воздуха, особенно в коммерческих зданиях, вносят наибольший вклад в пиковые электрические нагрузки, наблюдаемые в жаркие летние дни в различных странах. В этом случае стандартный чиллер работает ночью, чтобы произвести кучу льда. Затем вода циркулирует через кучу в течение дня, чтобы произвести охлажденную воду, которая обычно является дневной продукцией чиллера.

Система частичного хранения минимизирует капитальные вложения, поскольку чиллеры работают почти 24 часа в сутки. Ночью они производят лед для хранения, а днем ​​охлаждают воду для системы кондиционирования воздуха. Вода, циркулирующая через тающий лед, увеличивает их производство. Такая система обычно работает в режиме производства льда от 16 до 18 часов в сутки и в режиме плавления льда в течение шести часов в сутки. Капитальные затраты сводятся к минимуму, поскольку чиллеры могут составлять всего 40-50% от размера, необходимого для обычной конструкции. Обычно достаточно льда, достаточного для хранения отклоненного тепла за полдня.

Полная система хранения сводит к минимуму затраты на энергию для работы этой системы за счет полного отключения чиллеров в часы пиковой нагрузки. Капитальные затраты выше, поскольку для такой системы требуются несколько более крупные охладители, чем для системы частичного хранения, и более крупная система хранения льда. Системы хранения льда достаточно недороги, поэтому полные системы хранения часто могут конкурировать с традиционными системами кондиционирования воздуха. [ необходима цитата ]

Эффективность чиллеров для кондиционирования воздуха измеряется их коэффициентом полезного действия (COP). Теоретически системы аккумулирования тепла могут сделать чиллеры более эффективными, поскольку тепло отводится в более холодный ночной воздух, а не в более теплый дневной воздух. На практике потеря тепла перевешивает это преимущество, так как лед растапливает.

Было доказано, что аккумулирование тепла для кондиционирования воздуха приносит пользу обществу. Электроэнергия в непиковое время дешевле, так как спрос ниже. Это также снижает спрос в часы пик, который часто обеспечивается дорогими и экологически чистыми источниками.

Новый поворот в этой технологии - использование льда в качестве конденсирующей среды для хладагента . В этом случае обычный хладагент перекачивается в змеевики, где он используется. Вместо компрессораОднако чтобы превратить его обратно в жидкость, используется низкая температура льда, чтобы снова превратить хладагент в жидкость. Этот тип системы позволяет преобразовать существующее оборудование HVAC на основе хладагента в системы аккумулирования тепловой энергии, что раньше было нелегко сделать с помощью технологии охлаждающей воды. Кроме того, в отличие от систем водяного охлаждения с водяным охлаждением, которые не испытывают огромной разницы в эффективности днем ​​и ночью, этот новый класс оборудования обычно заменяет дневную работу компрессорно-конденсаторных агрегатов с воздушным охлаждением. В регионах, где существует значительная разница между пиковой дневной температурой и внепиковой температурой, этот тип устройства обычно более энергоэффективен, чем оборудование, которое он заменяет. [3]

Охлаждение воздухозаборника газовой турбины [ править ]

Накопитель тепловой энергии также используется для охлаждения воздуха на входе в газовую турбину . Вместо того, чтобы переносить потребность в электроэнергии в ночное время, этот метод переносит мощность выработки на дневную. Для образования льда ночью турбина часто механически соединяется с компрессором большого чиллера. Во время пиковых дневных нагрузок вода циркулирует между грудой льда и теплообменником перед воздухозаборником турбины, охлаждая всасываемый воздух до температур, близких к отрицательным. Поскольку воздух холоднее, турбина может сжимать больше воздуха при заданной мощности компрессора. Обычно и вырабатываемая электрическая мощность, и КПД турбины повышаются при активации системы охлаждения на входе. Эта система аналогична системе хранения энергии сжатым воздухом .[ необходима цитата ]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Келли-Detwiler, Питер (22 мая 2014). «Хранение льда: рентабельный способ охлаждения коммерческих зданий при оптимизации энергосистемы» . Forbes .
  2. ^ «Калифорнийское коммунальное предприятие увеличивает 1800 кондиционеров с помощью« ледяной батареи » » . Ars Technica . 4 мая 2017.
  3. ↑ Du Bois, Denis (16 января 2007 г.). «Ice Bear» компании Ice Energy сохраняет непиковые киловатты в холодных хранилищах, чтобы снизить пиковые затраты на электроэнергию HVAC » . Энергетические приоритеты . Архивировано из оригинального 2 -го февраля 2014 года . Проверено 5 декабря 2013 года .